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太阳能清洁供热供暖与高效设施农业一体化系统

  • 领域:

    乡村特色产业

  • 来源:

    企业自主研发 个人研发

  • 单位:

    北京中柏能环科技有限责任公司

  • 地址:

    北京 北京市 通州区 北京市通州区中关村科技园光机电一体化产业基地政府路16号018室

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单位简介

北京中柏能环科技有限责任公司于2018年1月在中关村科技园通州园挂牌成立,重点开发和推广应用绿色低碳能源、生态农业、绿色建筑、洁净水、现代交通等领域前沿技术,促进污染防治,降低 成本,提升竞争力,实现绿色、低碳、循环发展。公司创新团队现有清华大学、北京大学、四川大学 、哈尔滨工业大学等高校毕业生多人,以及从事销售、中型企业管理、大型工程施工经验的人才,均有10年及以上工作经验。 公司创始人毕业于清华大学航天航空学院,获国务院国资委正高级工程师资格证书,系科技部国家专家库专家、国家发展改革委国家节能中心专家,曾在中央某部委工作8年,参与研究制定多项国家节能相关政策,深入了解国家能源、环境、农业政策和未来发展方向,具有广阔的视野、创新的思维、系统扎实的基础理论和专业技术知识,在太阳能供热、供 暖、制冷、发电系统,生态农业体系,多能互补供热供暖,海水淡化等方面提交了10项发明专利申请,有5项实用新型专利获授权。 2018年,公司在北京市延庆区搭建了清洁低碳能源和现代农业实验系统,取得初步成效。2019年,公司在平谷区建设高效太阳能供热供暖示范项目,可实现北方地区日光温室冬季供暖成本不高于5000元/亩,显著降低北方地区冬季农业生产运行成本,减少温室气体排放,降低农业生产成本。2020年,公司在山东省费县建设了太阳能清洁供热供暖和高效设施农业一体化系统,为设施农业供暖的同时为居民进行供热供暖,并提高农作物产量和品质,可降低居民冬季清洁供暖和温室供暖费用30%以上,显著减少供暖成本和财政补贴压力,协同推进清洁供热供暖、乡村振兴、农民增收致富、产业结构升级、大气污染防治,打造“清洁供暖+产业发展”新系统、新业态、新模式,具有良好推广和应用前景。 展开
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项目介绍

成果项目的功能、性能、型号、用途和适用范围

为破解冬季清洁供暖难题,我们结合北方地区太阳能资源丰富、量大面广的特点,研发了太阳能+设施农业的新型清洁供热供暖系统与高效设施农业系统,通过优化太阳能系统设计,切实提高太阳能系统效率,降低初始投资和运行成本;基于复杂环境气候特征,优化设施农业系统设计,发展高效现代农业,建立以“绿色、低碳、循环、优质、高产、高效、健康、环保”为特征的现代农业体系;开发高效种植技术,提升农产品产量和品质。 该新型系统冬季居民供暖成本不超过20元/平方米,显著低于煤改气和煤改电;温室冬季清洁供暖费用不超过5000元/亩,比现有清洁供暖系统低50%以上,可降低政府财政补贴压力和用户用能成本,同时发挥现代设施农业系统的示范作用,提高农业产出和品质,促进农民增收致富,推进乡村振兴。

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主要技术创新点

一是太阳能与温室一体化技术。综合光学、热学、力学、结构、材料、气象、农学等多个学科,一体化设计太阳能系统与高效温室系统,实现太阳能高效利用和作物高效生长。 二是复杂环境特征温室模型构建。针对不同气候特征、自然资源和复杂环境条件,构建适合不同气候特征的温室系统。 三是温室节能与资源高效利用技术。针对植物生长所需的光照、温度、湿度、水肥等条件,采用温室节能和资源高效利用技术,实现温室节能、节水、节肥等。 四是土地高效利用技术。采用太阳能集热蓄热一体化技术,显著减少传统温室加热系统占地面积,节约用地。 五是100%太阳能供热供暖技术。优化蓄热系统设计,提高系统蓄热能力,实现在连续阴雨雪天的情况下,有足够的热量进行供热供暖。 六是高效种植技术。结合植物生长的特征,优化植物生长空间结构,有效控制水肥条件,实现作物高效生长。

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产品及质量检测情况

该系统属于在理论分析和系统研究的基础上,跨领域集成应用再创新,项目所采用的钢材、太阳能集热器、蓄热水箱、热风机、水泵、换热器等均为合格产品。

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产品使用的技术标准

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012) 《种植塑料大棚工程技术规范》(GB/T 51057-2015) 《农业温室结构荷载规范》(GB/T 51183-2016) 《家用太阳能热水系统热性能试验方法》(GB/T18708-2002) 《太阳能热水系统设计安装即工程验收技术规范》(GB/T18713-2002) 《太阳集热器热性能室内试验方法》(GB/T18974-2003) 《家用太阳热水系统技术条件》(GB/T19141-2003) 《太阳热水系统性能评定规范》(GB/T20095-2006) 《太阳能热利用术语》(GB 12936-2007) 《环境标志产品技术要求——家用太阳能热水系统》(HJ/T363-2007) 《环境标志产品技术要求——太阳能集热器》(HJ/T362-2007)

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成果项目的技术成熟程度、产品市场接受度和市场竞争力等情况

该项目综合光学、热学、力学、材料、结构、农学等学科,在理论研究和实验示范的基础上,成功研发了新型太阳能清洁供热供暖系统和高效温室一体化系统,其中第一代系统和第二代系统效果经实践验证,属于成熟技术和系统。 该系统以较低成本解决了北方地区居民和温室冬季清洁供暖的难题,技术可靠,安全性高,易操作,市场接受度高。 作为清洁能源和高效温室一体化系统的开拓者和引领者,该系统属于公司独有技术,且公司将加大研发力度,不断创新,目前正在开发太阳能清洁供热供暖系统和高效温室一体化系统第三代系统,以保持技术的领先地位。该系统投资低、运行成本低、产出高、节能环保效果好,具有良好的推广应用前景和市场竞争力。

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实践的产业化模式、形式的典型案例和成功经验

产业化模式主要是与地方政府进行对接,以市县为单位推进清洁能源和现代农业基地建设,促进绿色能源发展、减少污染物排放、提高农业现代化水平。 典型案例1:在北京市延庆区建设了120平方米实验系统,采用100%太阳能供暖(未包括水泵电耗),在室外温度零下20℃的情况下,可保障温室室温不低于9℃,实现温室农作物良好生长。 典型案例2:在北京市平谷区建设了400平方米温室太阳能供热系统,结合300吨蓄热系统,为2400平方米温室冬季供暖,实现冬季温室不低于8℃,温室冬季供暖零化石能源消耗(未包括风机、水泵电耗)。温室供暖成本约5元/平方米/年,比“煤改气、煤改电”下降50%以上。 典型案例3:在山东省费县建设800平方米太阳能供热供暖和高效温室一体化系统,配置500吨蓄热系统,为5000平方米温室和100平方米建筑进行供热供暖,设计冬季温室室温不低于10℃,建筑温度不低于15℃,供热供暖费用比“煤改气、煤改电”下降50%以上,同时实现温室农作物高效生长。 成功经验:一是扎根农村,身体力行,踏实做好能源系统测试分析和农作物种植实践,二是理论与实际相结合,实事求是;三是明确路径,在理论分析的基础上,通过系统设计、数值计算、三维建模、实验示范,分析总结优缺点,不断改进完善系统。

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